Способ определения количества связанной воды в единице объема капиллярно-пористого тела

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА СВЯЗАННОЙ ВОДЫ В ЕДИНИЦЕ ОБЪЕМА КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТОГО ТЕЛА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Автор Лисовский Владислав Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Способ определения количества связанной воды в единице объема капиллярнопористого тела, в котором на указанное тело известной толщины , охлаждая его до температуры минус 60 С, воздействуют электромагнитной волной сантиметрового диапазона и находят температурную зависимость ослабленияпрошедшей через тело указанной волны, а затем определяют искомое количество связ связанной воды в соответствии с выражением 0 где- эмпирический коэффициент, зависящий от материала тела- коэффициент ослабления электромагнитной волны в исследуемом теле 2 - указанный коэффициент ослабления для свободной воды 0 - ослабление электромагнитной волны в данном теле, вызванное только свободной водой и определяемое по отклонению графика указанной зависимости от прямой линии в области отрицательных температур. Изобретение относится к измерительной технике, а именно к контролю влажности твердых материалов СВЧ-методами с учетом влияния на результат измерений наличия связанной воды, имеющей аномальные диэлектрические свойства по сравнению со свободной, и может найти применение в промышленности и сельском хозяйстве при разработке СВЧ-влагомеров повышенной точности. Известны способы разделения воды в капиллярно-пористых телах на различные формы, основанные на измерении ее энергии связи с материалом 1, однако они не позволяют производить экспрессные измерения, а также неразрушающий контроль образца. 15768 1 2012.04.30 В то же время при непрерывном определении влажности сверхвысокочастотными и другими косвенными методами необходим учет влияния связанной воды, т.е. требуется индивидуальная градуировка влагомеров, за исключением частных случаев, как например в СВЧ-влагометрии песка, где присутствует только свободная вода и имеется строгая теория взаимодействия электромагнитного поля сантиметрового диапазона с влагосодержащим материалом 2. В остальных случаях это затруднительно из-за наличия связанной воды, имеющей аномальные диэлектрические свойства, кроме того, количественное соотношение свободной и связанной воды в объекте контроля зависит как от структуры самого материала, так и от его влажности. Аналогов, близких к заявляемому способу, прототипа не обнаружено. Таким образом, задачей данного изобретения является измерение количественного содержания связанной влаги в материале в зависимости от его общей влажности, что имеет важное значение не только для интенсификации процессов сушки, но и для упрощения первоначальной градуировки (и ее последующей периодической корректировки) СВЧвлагомеров высокого класса точности. Поставленная задача решается следующим образом. Предложен способ определения количества связанной воды в единице объема капиллярно-пористого тела, в котором на указанное тело известной толщины , охлаждая его до температуры минус 60 С, воздействуют электромагнитной волной сантиметрового диапазона и находят температурную зависимость ослабленияпрошедшей через тело указанной волны, а затем определяют искомое количество связ связанной воды в соответствии с выражением 0 где- эмпирический коэффициент, зависящий от материала тела- коэффициент ослабления электромагнитной волны в исследуемом теле 2- указанный коэффициент ослабления для свободной воды 0 - ослабление электромагнитной волны в данном теле, вызванное только свободной водой и определяемое по отклонению графика указанной зависимости от прямой линии в области отрицательных температур. Так, например, на фигуре приведена зависимость ослабления электромагнитной энергии в зерне пшеницы различной влажности от температуры на частоте 2,5 ГГц в диапазоне- 2550 С. Как видно из графиков, вплоть до влажности пшеницы 28 наблюдается плавное уменьшение ослабления электромагнитной энергиипри снижении температуры . Это говорит о значительном преобладании связанной воды, не имеющей фазовых переходов, характерных для воды свободной. Если бы материал содержал только связанную воду, то процесс протекал бы по пунктирной прямой, т.е. по касательной, проведенной к указанной зависимости в области отрицательных температур. Потери, вносимые свободной водой, не оказывают существенного влияния на зависимость . Количество свободной воды - объемная влажность св (т.е. вес воды в единице объема) при данной влажностив образце пшеницы толщинойопределяется по формуле св 0 / 8,6862 ,(1) где 2- коэффициент ослабления, определяемый расчетным путем по известным характеристикам свободной воды 3 0 - ослабление электромагнитной волны во влажной пшенице, вызванное только свободной водой, находится из графиков. Тогда объемное количество связанной воды в материале связ при влажностилегко определить через общую объемную влажностькак связсв,(2) 15768 1 2012.04.30 где/ 8,686(- коэффициент ослабления, определяемый характеристиками пшеницы, находится экспериментально). Таким образом, для пшеницы окончательно получаем 0,1150 1. Лыков А.В. Теория сушки. - М. Энергия, 1968. - 380 с. 2. Лисовский В.В. Теория и практика сверхвысокочастотного контроля влажности сельскохозяйственных материалов. - Минск БГАТУ, 2005. - 292 с. 3. Розенберг В.Н. Рассеяние и ослабление электромагнитного излучения атмосферными частицами. - Л. Гидрометеоиздат, 1972. - 348 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.